2born (2born) wrote,
2born
2born

Небесный огонь

Оригинал взят у antihydrogen в Небесный огонь

Откуда взялась зеленая полоса над краем Земли на этих фотографиях:



Poll #2019569 Опрос про зеленую полосу над краем Земли
This poll is closed.

Зеленая полоса - это ...

преломление и рассеяние солнечного света атмосферой
17(47.2%)
результат сьемки в искуственных цветах
0(0.0%)
хроматическая абберация
4(11.1%)
фотошоп
0(0.0%)
свечение из-за химической реакции
7(19.4%)
громадные стаи светлячков
8(22.2%)


Называется это явление собственное свече́ние атмосфе́ры. Но ниже я буду называть его простым и емким словом airglow. И это хемилюминесценция, то есть свечение, возникающее при химических реакциях.

В термосфере, слое атмосферы на высоте более 85 км, днем молекулы кислорода разлагаются на атомы ультрафиолетовым излучением Солнца. При обратном объединении атомов в молекулу выделяется энергия. Но чтобы объединение состоялось, нужно трехчастичное столкновение – в одной точке должны одновременно встретиться два атома кислорода и еще что-то. Это «что-то» нужно, чтобы забрать выделившуюся при образовании молекулы кислорода энергию. Это приводит к двум последствиям. Во-первых, поскольку воздух в термосфере очень разрежен и трехчастичные столкновения случаются редко, реакция идет очень медленно, и атомарного кислорода хватает на всю ночь. Во-вторых, «что-то» потом может испустить полученную энергию в форме квантов света.

Конкретно зеленый цвет дает такая последовательность процессов:
  O + O + O -> O2 + O(1S)
  O(1S) -> O + hν
То есть два атома кислорода соединяются в молекулу, а выделившаяся энергия тратится на возбуждение третьего атома кислорода, который и испускает зеленый свет при переходе в основное состояние.

Желтоватый оттенок вносят возбуждённые атомы натрия, образующиеся в серии реакций:
  Na + O + любая молекула -> NaO* + любая молекула
  NaO* + O -> O2 + Na(2P)
  Na(2P) -> Na + hν
То есть натрий работает как катализатор превращения атомарного кислорода в молекулярный, забирая за посредничество получившуюся при этом энергию. В термосферу натрий попадает из метеоритной пыли.

Внимательный зритель может заметить на второй фотографии еще и красную полосу, находящуюся над зеленой. Это излучает возбужденный гидроксил-радикал OH, образующийся при реакции озона с атомарным водородом.

Не надо путать airglow с северным сиянием. В северном сиянии конечными излучателями работают возбужденные атомы тех же элементов, чаще всего кислорода (оттого и цвета похожи), но источником энергии служат не химические реакции, а быстрые частицы, выпадающие из радиационных поясов Земли.
Северное сияние и airglow на одной фотографии. Airglow слабее и однородно по яркости

Так же не надо путать nighttime airglow (про которое речь выше) с daytime airglow – это когда атомы возбуждаются напрямую солнечным светом. В некоторых научно-популярных текстах объясняют nighttime airglow фосфоресценцией – типа, атомы переходят в возбужденное состояние днем, а потом ночью испускают. Но это неправильное объяснение – атомы возвращаются в основное состояние самое долгое за несколько сот секунд, так что фосфоресценция не может внести никакого вклада в ночное свечение.

Замечу еще, что в обеих википедиях написано несколько расплывчатое утверждение, из которого можно счесть, что основной источник свечения – реакция атомарного кислорода с атомарным азотом с образованием возбужденного оксида азота NO. Такой процесс действительно есть, но оксид азота излучает в инфракрасной области, и невооруженным глазом такое свечение увидеть невозможно. Желающие поправить википедию могут нагуглить АИ по ключевым словам Barth two-step mechanism.
Tags: Мегаучебник или Что я читал и похвалил, теория радуги
Subscribe

  • Снова ондатра в роли котика

    или Для дома, для семьи - 2. На этот раз более традиционная пища - какое-то водное растение. Разница между тем фото и этим - 17 минут:…

  • Еще графотворчества от друга и коллеги

    Оказывается, краски он забросил не сразу, как начал работать в Дубне. Вот символическое изображение проекта "Сфера" для синхрофазотрона (детектор…

  • Для дома, для семьи

    В роли пятничного котика - ондатра, доставляющая яблоко в свою нору (21 июля): DSC_2353Ондатра_корр.jpg © qedqed.iMGSRC.RU…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 10 comments

  • Снова ондатра в роли котика

    или Для дома, для семьи - 2. На этот раз более традиционная пища - какое-то водное растение. Разница между тем фото и этим - 17 минут:…

  • Еще графотворчества от друга и коллеги

    Оказывается, краски он забросил не сразу, как начал работать в Дубне. Вот символическое изображение проекта "Сфера" для синхрофазотрона (детектор…

  • Для дома, для семьи

    В роли пятничного котика - ондатра, доставляющая яблоко в свою нору (21 июля): DSC_2353Ондатра_корр.jpg © qedqed.iMGSRC.RU…